El Perú se encuentra entre los países más vulnerables al cambio climático. En este contexto, el país depende mucho de la agricultura, pues es la actividad más realizada en sectores rurales. Diversos estudios indican que pequeñas variaciones en condiciones climáticas pueden influir negativamente la germinación, lo cual afecta a la agricultura. Una posible medida para asistir a los agricultores son los germinadores, que pueden controlar las diversas condiciones ambientales para incentivar el brote de semillas. Sin embargo, no existen proveedores conocidos de estos dispositivos en el Perú, y los que existen en el extranjero suelen apuntar a fines diferentes a la agricultura. La idea de desarrollar un germinador nace en el Grupo de Apoyo al Sector Rural (GRUPO PUCP), pues necesitaba hacer brotar unas semillas en Lima, Perú. No obstante, estas necesitaban condiciones climáticas diferentes a las de la zona, y emplear un invernadero completo no era viable. Es por esto que la organización busca apoyo en los tesistas de Ingeniería Electrónica para realizar el proyecto. Dada la necesidad de hacer germinar estas semillas y teniendo en cuenta que localmente no existen estos dispositivos, en la presente tesis se desarrolla un piloto de germinador electrónico que pueda servir como base para el futuro desarrollo de equipos similares. Para lograr esto, en primer lugar se realiza una investigación acerca del tema, para luego determinar que los factores más críticos para la germinación son la temperatura y la humedad a la que la semilla es expuesta. Una vez que se determinan los parámetros que debe seguir el diseño, se procede a detallar todo el diseño del germinador en sí. Se abarca desde la selección de los componentes hasta la fabricación y ensamblado de los circuitos electrónicos, para lograr implementar un modelo funcional. Una vez armado el piloto, se realizan pruebas de funcionamiento para verificar que el circuito regulador del microclima funciona correctamente. Estas pruebas incluyen dejar el germinador operando por varios días, para determinar sus ventajas y limitaciones. Se concluye que como piloto y a nivel de circuito de control, el proyecto funciona de manera correcta, pero se debe armar la estructura del germinador tomando en consideración las pérdidas térmicas para lograr una mayor diferencia de temperatura entre el interior y el exterior del equipo. Asimismo, se sugieren cambiar ciertos componentes para reducir el riesgo de un mal funcionamiento. Por último, se hace énfasis en que el proyecto se realizó de manera modular para que se pueda reusar el diseño de algunas partes en caso se decida hacer un rediseño de hardware.

Uno de los motores de la economía peruana es la agricultura, que desde la entrada en vigencia de tratados de libre comercio se vio beneficiada por la mayor demanda de productos frescos. Dentro de esta gran gama destacan los mangos y en especial la variedad Kent, pues representan actualmente más del 90% del total del volumen exportado de estos frutos. En la actualidad, la selección y clasificación de mangos se realiza de manera manual, lo cual conlleva a errores humanos asociados a la fatiga o cansancio laboral que posteriormente afectan la calidad, por lo cual los costos de operación se incrementan. Siguiendo esta línea, para que el Perú prosiga con la tendencia al alza de mangos exportados es necesario automatizar el proceso para ofrecer mangos de calidad y llevar por buen camino la marca Perú. El presente trabajo plantea algoritmos de procesamiento de imágenes para la inspección de mangos de la variedad Kent, como parte del primer paso del proyecto para el diseño e implementación de un Sistema Automatizado para la Clasificación y Selección de Mangos para la empresa HCQ PERU SAC. El proceso de análisis de las imágenes incluye la estimación de la masa del mango y la detección de las principales enfermedades o ataques de plagas en el fruto, manifestados a través de puntos y manchas necróticas. Asimismo, se presenta el procedimiento para poder estimar la madurez mediante la verificación del desplazamiento de píxeles en el espacio de color CIELab. Como resultado se obtuvo un error de estimación de masa de 4.586%. Asimismo, se detectaron las principales imperfecciones manifestadas en manchas y puntos necróticos y se realizaron pruebas del algoritmo para detectar la madurez en plátanos de seda, ya que la variación de color de la cáscara de verde a amarillo es semejante a cómo varía este atributo en los mangos de la variedad Kent, además de contar con la ventaja de los rápidos cambios de color en el plátano.

Tesis por compendio de publicaciones / La contaminación difusa procedente de la agricultura contribuye significativamente al incremento de la concentración de nitrógeno (N) y fósforo (P) en los ecosistemas acuáticos continentales, siendo éste un grave problema en la gestión del agua. En las regiones mediterráneas más áridas, como el sureste ibérico, este problema se ve agravado debido a los escasos caudales de los cursos de agua, que disminuyen su capacidad de dilución de solutos y los hace especialmente sensibles a la eutrofización. Está globalmente reconocido que los humedales reducen el flujo de nutrientes desde los ecosistemas terrestres a los acuáticos, siendo así utilizados en el tratamiento de la contaminación difusa en zonas agrícolas, urbanas e incluso mineras. Sin embargo, la diversidad de procesos implicados en la retención de nutrientes determina que la eficiencia de retención de los humedales pueda variar en función del clima y la hidrología. En este sentido, la funcionalidad de los humedales mediterráneos del sureste ibérico para la retención de nutrientes en paisajes agrícolas es en gran medida desconocida. En este contexto, en la presente tesis se plantean cuatro objetivos generales: 1. Conocer la eficiencia de retención de N y P de los humedales asociados a sistemas de drenaje, así como su variación temporal en un ciclo hidrológico. 2. Conocer si existen diferencias en la retención de N y P entre el compartimento superficial y subsuperficial de estos humedales. 3 Analizar los factores ambientales que afectan a la retención de N y P. 4. Analizar la variabilidad espacial, a lo largo del eje longitudinal de los humedales, de la eficiencia de retención de N y P en ambos compartimentos. En base a estos objetivos, se seleccionaron 2 humedales (Taray y Parra) asociados a sistemas de drenaje de cuencas agrícolas del sureste ibérico. En ambos, se tomaron mensualmente muestras de agua superficial y subsuperficial a lo largo de un ciclo hidrológico y se midió la concentración de las diferentes fracciones de N y P. Además, se midieron distintas variables físico-químicas e hidrológicas. Tras ello, se analizó la variabilidad espacial y temporal de la retención de N y P en ambos compartimentos, y con la aplicación de diversos test estadísticos, se llegó a las siguientes conclusiones generales: 1. Los humedales mostraron altas eficiencias de retención de N en ambos compartimentos y frente a elevadas concentraciones de N. El clima cálido parece constituir una ventaja para la retención de N en los humedales mediterráneos. 2. El NO3- fue la fracción mayoritaria del N y mostró los mayores porcentajes de retención. Su variabilidad temporal fue menor en el c. subsuperficial. 3. Las mayores eficiencias de retención de NO3- se registraron en verano. 4. Las eficiencias de retención de NH4+ y de NOT fueron muy inferiores y más variables en el tiempo que las de NO3-. Ningún factor ambiental de los estudiados explicó su variabilidad temporal. 5. El c. subsuperficial mostró una mayor eficiencia de retención de NO3- que el superficial, pero el escaso caudal subsuperficial de los humedales determinó que la carga de NO3- retirada en este compartimento fuese muy inferior a la del superficial. 6. A escala de humedal, el Taray retuvo P mientras la Parra lo exportó. 7. La eficiencia de retención de N y P en los humedales estudiados no mostró un carácter lineal, es decir, el incremento en la longitud del humedal, no generó un incremento proporcional en la retención de nutrientes. 8. La mayor eficiencia de retención de NT y NO3- (99.9% del NT) se observó en los primeros 100 m de humedal. La retención de NH4+ en el c. superficial fue mayor en el último tramo del humedal, donde las altas concentraciones de NH4+ pudieron estimular su asimilación microbiológica. La retención de NOT, PT y PRS no mostró ningún patrón de variación espacial estadísticamente significativo entre tramos. 9. La protección y/o restauración de los humedales asociados a sistemas de drenaje podría ser una herramienta útil para controlar la contaminación difusa en cuencas agrícolas. / Nonpoint source pollution from agriculture areas contributes significantly to increase nitrogen (N) and phosphorus (P) concentrations in freshwater ecosystems, being this a major problem in water management. In the most arid areas of Mediterranean region, such as the Iberian southeast, this problem is specially accused because the majority of aquatic ecosystems have low discharges that diminish their solute dilution capacity, and this make them especially sensitive to eutrophication It is globally recognised that wetlands reduce the flow of nutrients from terrestrial to aquatic ecosystems, being used in the diffuse pollution treatment in agricultural, urban and even mining zones. However, the diversity of processes involved in nutrient retention determines that retention efficiency in wetlands can vary in function of climatic conditions and hydrological regimes. In this sense, the functionality of Mediterranean wetlands, in the Iberian southeast, for nutrient retention in agricultural landscapes is largely unknown. In this context, in the present thesis four general objectives were established: 1. To know the N and P retention efficiency of wetlands associated to drainage systems, as well as, its temporal variability over a hydrological cycle. 2. To know if exist differences in the N and P retention efficiency between the surface and subsurface compartments of these wetlands. 3. Analyse the environmental factors that affect to N and P retention. 4. Analyse the spatial variability, along the longitudinal axis of wetlands, of the N and P retention efficiency in both compartments. Basing on these objectives, we selected two wetlands associated to drainage systems of agricultural catchments in the Iberian southeast (Taray and Parra). In both wetlands, surface and subsurface water samples were collected once a month during a hydrological period and the concentration of the different N and P forms were analysed. In addition, different physicochemical and hydrological variables were measured. Thus, the spatial and temporal variability for N and P retention efficiency was analysed in both wetlands components and next conclusions were established: 1. The wetlands showed high N removal efficiencies at both surface and subsurface components, even for high inflow N concentrations. The warm temperature in the Mediterranean wetlands can be an advantage for N removal. 2. NO3- was the main N form and showed the highest retention percentages. Its temporal variability was lower in the subsurface component. 3. The highest NO3- retention efficiency was observed in summer. 4. The NH4+ and TON retention efficiencies were much lower and more variable through the study period than the NO3- efficiency. The studied environmental factors did not explain their temporal variability. 5. The subsurface component showed a higher NO3- retention efficiency than the surface component, but the lower subsurface discharge defined that the NO3- load removed at the subsurface was much lower than at the surface. 6. At the wetland scale, P was retained in Taray wetland but it was exported in Parra wetland. 7. The N and P retention efficiency in the study wetlands did not show a linear nature, that is, the increase in the wetland length did not cause a proportional increase in the nutrient retention. 8. The highest TN and NO3- (99.9% of TN) removal within wetlands was observed in the first 100 m. The NH4+ retention efficiency at the wetland surface was higher in the last wetland reach, where the high inflow NH4+ concentrations could stimulate the microbial immobilization. TON, TP and SRP retention efficiencies did not show any consistent spatial pattern. 9. The conservation and/or restoration of wetlands associated to drainage systems could be an appropriate tool for the control of non-point pollution in agricultural catchments.

Dentro de los usos que se puede ofrecer a los lodos EDAR, debido a que contienen una cantidad elevada de materia orgánica y un más que aceptable contenido en elementos nutricionales, es su consideración (siempre que no hayan elementos en contra que introduzcan toxicidad) como enmiendas orgánicas o incluso, como fertilizantes orgánicos, susceptibles de ser reciclados en los suelos y conseguir para los mismos una mejora en productividad, fertilidad, y por tanto un su calidad. Precisamente, en zonas como la Región de Murcia donde existen una continua degradación de suelos que les lleva a perder materia orgánica, así como productividad desde un punto de vista agronómico, la posibilidad de disponer de fuentes exógenas de materia orgánica como los lodos EDAR, que puedan ser recicladas en los suelos, es algo muy a tener presente. Por tanto, una posible solución mejorar la calidad de suelos agrícolas sería entonces emplear como fuente de materia orgánica para ellos aquella contenida en los lodos EDAR, consiguiendo de este modo, por una parte, mejorar la fertilidad de dichos suelos, y por otra, eliminar racionalmente los residuos mediante su reciclado en dichos suelos (conversión de un Residuo en un Recurso). En este contexto, esta Tesis Doctoral se propuso como Objetivo principal generar conocimiento sobre una gran cantidad de lodos producidos en nuestra Comunidad Autónoma, con ánimo de comprobar sus posibilidades para reciclarlos en suelo desde un punto de vista agronómico, e incluso ambiental. Este estudio valora parámetros de índole agronómico que pueden justificar la consideración de los lodos como “enmiendas orgánicas” o incluso “fertilizantes orgánicos”, ya que la finalidad de este estudio es conocer la posibilidad de reciclar lodos en los suelos agrícolas de la Región de Murcia. Para alcanzar este Objetivo General, la Tesis Doctoral ha llevado a cabo una parte experimental consistente en una amplia serie de analíticas, realizadas sobre lodos EDAR producidos en un conjunto de depuradoras de tratamiento de aguas urbanas situadas en la Comunidad Autónoma de Murcia (30 en total), cerca del 90 % del total de lodos que se producen en nuestra Región. La mencionada parte experimental ha consistido en los correspondientes muestreos (tres al año, para poder comprobar la posible variabilidad estacional de los lodos), así como la determinación en todas las muestras de un set de parámetros al objeto de monitorizar su comportamiento cara a poder reciclar lodos EDAR en los suelos desde una perspectiva agronómica. Se han estudiado parámetros de tipo físico (contenido en humedad), parámetros físico-químicos (pH y CE), nutricionales (macro y micronutrientes), y otros de índole ambiental (metales pesados, contaminantes orgánicos como bifenilos, LAS, nonifenoles y, PAH,s). También se ha llevado a cabo un estudio sobre parámetros indicativos de la actividad y la biomasa microbiana de los lodos, tanto de índole "general", tales como la respiración de suelo, el contenido de adenosín trifosfato (ATP) y de carbono de la biomasa microbiana, como de índole "especifico" entre los que citaremos a diversas actividades enzimáticas (oxidorreductasas como la actividad deshidrogenasa, como hidrolasas: ureasas, fosfatasas y b-glucosidasas). Asimismo, se han determinado parámetros referidos a su problemática microbiológica ligada a microorganismos patógenos contenidos en los lodos estudiados. Esta fase del estudio se consideró de interés debido a la importancia que el grado de higienización de los lodos puede tener en un futuro. Por último, se estudió la ecotoxicidad de los residuos, empleando un bioensayo de luminiscencia con la bacteria Photobacterium phosphoreum. La evaluación de la fitotoxicidad de los lodos mediante ensayos de germinación (test de plantas) de dos especies vegetales de diferente grado de sensibilidad a los efectos de la contaminación: cebada (Hordeum vulgare L.) y berro (Lepidium sativum L.) se ha considerado adecuada en este estudio. Todas las muestras, tomadas en las condiciones adecuadas de muestreo, se muestrearon por triplicado para poder someter las mismas a tratamiento estadístico. La CONCLUSION GENERAL a este estudio, es que la mayor parte de los lodos EDAR estudiados por nosotros pueden ser usados como una fuente de materia orgánica apropiada para ser adicionada a suelos con ánimo de conseguir mejorar en los mismos su productividad y fertilidad. Sin embargo, la salinidad que pueden aportar, así como elementos tóxicos tales como metales pesados puede suponer también una traba, y por ello interesa que contengan una cantidad mínima de los mismos. Se recuerda en este punto, que para el uso agrícola de lodos se sigue la legislación marcada en el Real Decreto 1310/1990, en donde se señalan las cantidades máximas de metal pesado que pueden contener los lodos para poder ser usados en agricultura. Por supuesto, otros aspectos como los contenidos en microorganismos patogénicos, o incluso compuestos carbonados difícilmente volatilizables deben ser considerados más que por la problemática inmediata, por su potencialidad en el futuro. Se concluye pues que hay que conocer mediante una exhaustiva analítica, el material que será reciclado en un suelo (en este caso, los lodos), para así comprobar que está exento de riesgos. Hemos asimismo de señalar que no se detectan efectos negativos en algunos parámetros de calidad, como los relacionados con actividad microbiana. Sin embargo, hemos de tener presente que se ponen de manifiesto efectos positivos derivados de la carga orgánica de los lodos (biota), y otros negativos derivados de su posible contaminación; si los positivos superan a los negativos, éstos últimos no se manifiestan, pero no indica que no estén presentes. Algo también a tener presente es el antagonismo o sinergismo que puede darse entre diversos metales o contaminantes, los cuales pueden marcar una pauta de comportamiento. Todo esto confirma la necesidad de conocer de la manera más adecuada posible, la calidad de la enmienda o fertilizante orgánico que se puede usar. El tratamiento al que se someten los lodos en la planta de tratamiento tiene incidencia sobre algunos de los parámetros estudiados en este Memoria; pero la calidad de las aguas entrantes, o incluso la zona donde se sitúan las depuradoras (zona con intervenciones metálicas, por ejemplo), es más incidente en muchos de los casos, que el propio tratamiento. De manera complementaria y al igual que ocurre con el Programa de Caracterización de Lodos de Depuradoras Generados en España publicado por el Ministerio de Medio Ambiente en 2009 y el Plan Nacional de Lodos de Depuradora integrado dentro del Plan Nacional Integrado de Residuos 2008-2015, con esta Memoria se ha pretendido mejorar el conocimiento sobre la composición de los lodos de las depuradoras de aguas residuales en la Comunidad Autónoma de la Región de Murcia y por ende del Estado Español (metales pesados, parámetros agronómicos, patógenos y contaminantes orgánicos), con la finalidad última de utilizar los conocimientos derivados de esta Tesis para la revisión del Plan Nacional de Lodos de Depuradora integrado dentro del Plan Nacional Integrado de Residuos 2008-2015. / Due to the significant quantities of organic matter and nutritional elements that WWTP sludges contain, the most important potential application of this waste is as an organic amendment or even as an organic fertilizer (provided it does not contain toxic elements as well). Such sludges can be recycled in the soil and thus improve the productivity, fertility and, ultimately, the quality of the soil. In areas like the Region of Murcia where soil degradation is incessant, resulting in lost organic matter and lost agricultural productivity, the possibility of obtaining exogenous sources of organic matter like WWTP sludges that can be recycled in the soil is particularly attractive. Using WWTP sludges as a source of organic matter is therefore one possible solution for improving the quality of agricultural soils. This would not only improve soil fertility, but also provide a means to rationally eliminate waste by recycling it in degraded soils (thus converting Waste into a Resource). Nevertheless, this recycling process should be able to be carried out without posing a risk to the soil on account of the excessive toxic elements that sludges sometimes contain. When the toxic elements in sludges reach levels that constitute a risk to the soils where they are to be recycled, their use as an amendment should be prohibited. The main goal of this Doctoral Thesis was to generate knowledge about a significant number of the sludges produced in our Region in order to assess their potential for being recycled in the soil from an agricultural as well as environmental point of view. Given this ultimate purpose – to determine the possibility of recycling sludges in agricultural soils in the Region of Murcia – agronomic parameters were evaluated that could be used to justify the use of sludges as "organic amendments" or even as "organic fertilizers". The treatment processes the sludges were submitted to (mainly anaerobic or prolonged aerobic) were also considered as variables in some of the parameters studied. To achieve this Overall Goal, this Doctoral Thesis includes an experimental component in which a wide range of analyses were performed on WWTP sludges produced in a group of urban wastewater treatment plants located in the Region of Murcia (a total of 30). These treatment plants generate about 90% of the total sludge produced in the Region. The experimental component of the Thesis involved collecting samples at three different times of the year (in order to evaluate for possible seasonal variability among the sludges) and determining a set of parameters in all samples in order to monitor their behaviour and thus assess the possibility of recycling WWTP sludges in agricultural soils. The following parameters were studied: physical parameters (moisture content); physical-chemical parameters (pH and EC); nutritional parameters (macro and micronutrients); and other parameters of an environmental nature (heavy metals, organic pollutants such as polychlorinated biphenyls, LAS, nonylphenols and PAHs). A study was also conducted on parameters indicative of the microbial activity and biomass of the different sludges, both of a "general" nature, such as soil respiration and the Adenosine Triphosphate (ATP) and carbon content of the microbial biomass, and of a "specific" nature, including various enzymatic activities (of oxidoreductases, such as dehydrogenases; and of hydrolases, such as ureases, phosphatases and -glucosidases). Furthermore, parameters were determined for microbiological problems linked to the pathogens contained in the sludges studied. This phase of the study was deemed of interest given the potential importance that the degree to which sludges are sanitised may have in the future. Finally, the ecotoxicity of the wastes was studied by means of a bioassay using the luminescent bacteria Photobacterium phosphoreum. For the purposes of this study, it was considered adequate to assess the phytotoxicity of the sludges by means of germination assays (a test using plant seeds) of two plant species displaying different degrees of sensitivity to the effects of sludge phytotoxicity, as are barley (Hordeum vulgare L.) and cress (Lepidium sativum L.). All samples, taken in appropriate sampling conditions, were collected in triplicate so they could be submitted to statistical treatment. The GENERAL CONCLUSION of this Thesis is that most of the WWTP sludges studied can be used as a suitable source of organic matter for amending soils with the goal of improving soil productivity and fertility. However, sludges can also pose a threat to the soil by adding salinity and toxic elements such as heavy metals. It is thus important that sludges contain minimum amounts of these substances. It is worth recalling that the agricultural use of sludges is currently regulated by legislation in Spain, by the Royal Decree 1310/1990, which indicates the maximum amounts of heavy metal that sludges can contain for agricultural use. In determining this quality, it is also of course important to take other aspects into consideration such as pathogenic microorganism content and even the amount of minimally volatile carbon compounds, and not just for the immediate problems they pose, but also due to their potential to cause problems in the future. It is therefore essential to perform comprehensive analyses of materials that are to be recycled in soils (in this case, sludges) to ensure they are free of risk. It is of note that no adverse effects were detected in some of the quality parameters studied, such as those linked to microbial activity. However, we must keep in mind that the organic content of sludges (biota) demonstrates positive effects but that it can also have negative effects resulting from possible contamination. If the positives outweigh the negatives, the latter do not show up, but this does not mean they are not present. Another thing to consider is the antagonism or synergism that can occur between different metals or contaminants, both of which can set a behavioural pattern. All of these concerns accentuate the need to understand to the greatest extent possible the quality of the amendments or organic fertilizers that are to be used in the soil. The treatment processes sludges went through in the treatment plant influenced some of the parameters studied in this Thesis. Nevertheless, the quality of incoming water or even the location of the treatment plants (areas with metal operations, for example) had an even greater impact in many cases than the treatment process itself. The goal of this Thesis was to improve knowledge about the composition of the sludges produced in wastewater treatment plants in the Autonomous Community of the Region of Murcia and, ultimately, in Spain as a whole (heavy metals, agronomic parameters, pathogens and organic contaminants). This objective complements the Programa de Caracterización de Lodos de Depuradoras Generados en España published by the Ministry of Environment in 2009 and the Plan Nacional de Lodos de Depuradora , which is part of the Plan Nacional Integrado de Residuos 2008-2015 . The ultimate aim of this Thesis is to apply the knowledge acquired to revising the Plan Nacional de Lodos de Depuradora (part of the Plan Nacional Integrado de Residuos 2008-2015).

El bróculi (Brassica oleracea L.) pertenece a la familia Brassicaceae. La Región de Murcia es la primera productora de bróculi en España y la resistencia del cultivo a la sequía y a la salinidad, hacen que el bróculi sea una hortaliza de gran interés científico y socio-económico. El bróculi es conocido por su alto contenido en compuestos bioactivos esenciales para la salud. Existen factores que afectan a la calidad nutricional, como el genotipo, las condiciones climáticas y prácticas agronómicas. El estrés salino por ejemplo, supone un grave problema en Murcia y un problema relacionado con la salinidad, es la acumulación de boro en la solución del suelo, que puede volverse tóxico para las plantas. Por otro lado, se sabe que la concentración atmosférica de CO2 tiene implicaciones para la agricultura y el medio ambiente en su conjunto. Numerosos trabajos han puesto de manifiesto que los niveles elevados de CO2 mejoran la fotosíntesis, dando lugar a un crecimiento vigoroso de las plantas y un mayor rendimiento. Por todo lo expuesto, el objetivo principal de esta Tesis Doctoral fue evaluar los factores ambientales y condiciones adversas que condicionan la respuesta de diferentes variedades de bróculi a nivel fisiológico, así como sobre su calidad nutricional. Por tanto, se han estudiado las variaciones de los nutrientes y los compuestos bioactivos y las posibles alteraciones celulares a nivel de la membrana plasmática y expresión de acuaporinas en dichas condiciones, para ver su relación con otros parámetros fisiológicos. Para la consecución de los objetivos generales se llevaron a cabo diferentes trabajos experimentales para comprobar las hipótesis de partida y obtener las conclusiones generales. El material vegetal empleado fue el bróculi (púrpura y verde) y muestras de polvo de maca (Lepidium meyenii Walpasí). Además, la germinación y el cultivo de las plantas fue en cámara de cultivo, invernadero y al aire libre (dependiendo del experimento), y se realizaron determinaciones analíticas como parámetros de intercambio gaseoso, medidas de relaciones hídricas, actividades enzimáticas, glucosinolatos y compuestos fenólicos, antocianinas, isotiocianatos y aminoácidos, entre otros y se emplearon además técnicas de proteómica. Por último, el análisis estadístico empleado fue el análisis de varianza y la comparación de medias se realizó mediante la prueba de diferencia significativa de Tukey y mediante el análisis de varianza (ANOVA), así como el Test de Student (p< 0.05). Se realizaron cinco experimentos que concluyeron de la siguiente manera: El bróculi púrpura presentó mayor desarrollo y calidad nutricional en comparación con el bróculi verde tradicional. Mientras que el cultivar púrpura fue más sensible al riego con aguas de baja calidad (80 mM NaCl y 4 mg L-1 H3BO3), el cultivar verde fue más resistente, lo que permite su cultivo con agua procedente de desalinización. Sin embargo, el cultivar púrpura, mostró mayor concentración de glusosinolatos en condiciones de salinidad, así como en condiciones con alta concentración de CO2, que el cultivar verde. Por último, se ha demostrado una alta bioaccesibilidad y liberación de glucosinolatos e isotiocianatos, y se constató que las muestras experimentales de bróculi producían mayor concentración que las muestras comerciales. / ABSTRACT Broccoli (Brassica oleracea L.) belongs to the family Brassicaceae. Murcia Region is the largest producer of broccoli in Spain and crop resistance to drought and salinity, make that broccoli is a vegetable of great scientific and socio-economic interest. Broccoli is known for its high content of bioactive compounds essential to health. There are factors that affect the nutritional quality, as genotype, climatic conditions and agronomic practices. Salt stress for example, is a serious problem in Murcia and a problem related to salinity, is the accumulation of boron in the soil solution, which may become toxic to plants. On the other hand, it is known that the atmospheric concentration of CO2 has implications for agriculture and the environment as a whole. Numerous studies have shown that elevated levels of CO2 improved photosynthesis, leading to vigorous growth of the plants and higher yields. For these reasons, the main objective of this Thesis was to evaluate environmental factors and adverse conditions that affect the response of different varieties of broccoli at the physiological level and on its nutritional quality. It has been studied therefore, variations of nutrients and bioactive compounds and possible cellular alterations in the level of plasma membrane and expression of aquaporins in these conditions, to see its relationship to other physiological parameters. To achieve the overall objectives were carried out several experimental works to test the hypothesis and to obtain general conclusions. The plant material used was broccoli (purple and green) and powder samples of Maca (Lepidium meyenii Walpasí). In addition, germination and plant cultivation was carried out in chamber, greenhouse and outdoor (depending on the experiment), and analytical determinations were performed as gas exchange parameters, measurements of water relations, enzymatic activities, glucosinolates and phenolic compounds, anthocyanins, isothiocyanates, and amino acids, among others, and were used in addition proteomic techniques. Finally, statistical analysis used was the analysis of variance and comparison of means was done by Tukey Test and through analysis of variance (ANOVA) and the Student Test (p< 0.05). Five experiments were conducted which concluded as follows: Purple broccoli showed further development and nutritional quality compared with traditional green broccolis. While purple cultivar was more sensitive to irrigation with low quality water (80 mM NaCl y 4 mg L-1 H3BO3), the green cultivar was more resistant, which allows its irrigation with water from desalination. However, purple cultivar, showed more glucosinolates concentration under both saline and elevated concentrations of CO2, than green cultivar. Finally, it has been demonstrated high glucosinolates and isothiocyanates bioavailability and release, and it was found that the broccoli experimental samples produced higher concentration than the commercial samples.

Los productos hortofrutícolas contienen, entre otros, compuestos bioactivos y antioxidantes tales como vitamina C, compuestos fenólicos, carotenoides, etc., que poseen propiedades beneficiosas para la salud. La concentración de estos compuestos en frutas y hortalizas, y por lo tanto la calidad funcional de las mismas, puede verse alterada por diversos factores pre-cosecha, entre ellos, factores genéticos y las prácticas agronómicas adoptadas. El primer objetivo de esta Tesis Doctoral fue estudiar el efecto de los sistemas de producción (ecológico, convencional y sin suelo) sobre las características físicas y la composición mineral y antioxidante de pimiento a través de dos aproximaciones diferentes: un estudio realizado en explotaciones comerciales y otro realizado bajo condiciones controladas, en un invernadero experimental. Los resultados mostraron evidencias de que el manejo de la fertilización en la producción ecológica y convencional, puede influir en la calidad organoléptica y nutricional de pimiento. Sin embargo, estas diferencias sólo se observaron cuando dicho manejo implicó una limitación en la nutrición mineral del cultivo ecológico respecto al convencional. Los parámetros de calidad de fruto afectados por el manejo de la fertilización (ecológica o convencional) fueron por un lado, peso, firmeza y concentración de ácido cítrico, cuyos valores fueron superiores en pimiento convencional, y por otro lado, clorofila, carotenoides y actividad antioxidante de la fracción lipofílica, cuyos valores fueron superiores en pimiento ecológico. Respecto al estudio comparativo entre el sistema de cultivo en suelo y sin suelo, la respuesta de pimiento dependió de la aproximación experimental utilizada y de la variedad estudiada. Además, el efecto de la época de muestreo sobre la calidad del fruto fue, en la mayoría de los casos, más pronunciado que el efecto del sistema de cultivo y se observó, en muchos de los parámetros estudiados, una interacción entre el efecto del sistema de cultivo y el efecto del factor muestreo. El segundo objetivo fue evaluar la calidad de diferentes cultivares de lechuga, perteneciente a los tipos Romana, Mini Romana y Little Gem, en función de sus características físicas y contenido en compuestos bioactivos. Los resultados mostraron a Romana como el tipo de lechuga con mayor concentración en compuestos fenólicos, vitamina C y folatos. Este mayor contenido en compuestos fenólicos puede considerarse una ventaja de la lechuga Romana frente a los otros tipos cuando ésta se comercializa entera para su consumo en fresco y por otro lado, una desventaja en el caso de ser procesada para cuarta gama. La lechuga tipo Mini Romana mostró el mayor contenido de ácidos orgánicos y compuestos lipofílicos, incluyendo carotenoides y clorofilas, ambos con propiedades antioxidantes. Finalmente, se planteó el objetivo de desarrollar una metodología para detectar posibles aplicaciones fraudulentas de fertilizantes de síntesis en Agricultura Ecológica mediante el análisis multivariable (valores de δ15N, concentración de metabolitos y contenido mineral) utilizando un análisis discriminante canónico (ADC). La clasificación de pimiento y lechuga ecológicos y convencionales mediante una aproximación multivariante, permitió que el 78,8% de las muestras de pimiento pudieran ser clasificadas correctamente por el ADC cuando se utilizaron parámetros precosecha. Este porcentaje se redujo al 69,2%, cuando se utilizaron para construir el modelo parámetros postcosecha. En lechuga, el uso de parámetros precosecha en el ADC permitió que el 65,4% de las muestras fueran clasificadas con éxito. La selección de los parámetros postcosecha, mejoró significativamente el modelo permitiendo que el 90,4% de las muestras de lechuga pudieran ser correctamente clasificados. / Vegetables contain bioactive compounds and antioxidants such as vitamin C, phenolic compounds, carotenoids, etc., with beneficial health-related properties. The concentration of these compounds in fruits and vegetables, and therefore their functional quality, can be altered by genetic factors and agronomic practices. The first objective of this thesis was to study the effect of production systems (organic, conventional and soilless) on the physical characteristics and mineral and antioxidant composition of pepper using two different approaches: a farm study and an experimental greenhouse approach under controlled conditions. The results showed that fertilization management in organic and conventional production can influence the organoleptic and nutritional quality of pepper. However, these differences were only observed when the organic management implied a limitation on the mineral nutrition with regard to the conventional cultivation. On the one hand, the quality parameters affected by fertilization management (organic or conventional) were weight, firmness and citric acid concentration, whose values were higher in conventional pepper, while chlorophyll, carotenoids and lipophilic antioxidant activity were higher in organic pepper. As regards the comparative study between soil and soilless cultivation, the response of pepper depended on the experimental approach used and the cultivar studied. In addition, the influence of harvesting time on fruit quality was, in most cases, more pronounced than that of the cropping system and an interaction between cropping system and harvesting time was observed in most of the parameters analysed. The second objective was to evaluate the quality of different lettuce cultivars, belonging to types Romaine, Mini Romaine and Little Gem, according to their physical characteristics and the bioactive compounds they contained. Romaine type showed the highest content of phenolic compounds, vitamin C and folates. This higher content of phenolic compounds can be considered an advantage of the Romaine lettuce compared to the other types when it is marketed whole for fresh consumption but a disadvantage when it is processed for fresh-cut material. Mini Romaine type showed the highest content of organic acids and lipophilic compounds, including carotenoids and chlorophylls, both with antioxidants properties. The last objective was to develop a methodology to detect possible fraudulent applications of synthetic fertilizers in organic cultivation using multivariate data (δ15N values, key-metabolites and mineral content) and canonical discriminant analysis (CDA). Classification of organic and conventional pepper and lettuce using this multivariate approach allowed a high percentage (78.8%) of samples to be correctly classified by CDA when preharvest parameters were used. This percentage was lower (69.2%) when only post-harvest sampling parameters were used to build the model. In lettuce, the use of pre-harvest parameters in the CDA led to 65.4% of the samples being successfully classified. The incorporation of post-harvest parameters significantly improved the model allowing 90.4% of lettuce samples to be correctly classified.

A partir del año 2010, el Perú se encuentra en un auge de su producción agrícola y se viene colocando como uno de los principales exportadores de productos agrícolas hacia regiones como Asia, Europa y Estados Unidos de Norteamérica. Dentro de la gran variedad de productos que se viene exportando, se identificó a la palta en sus diferentes variedades como un producto que ha venido incrementando su volumen de exportación, alcanzando 179 mil millones de kilogramos, por un valor total de 303 mil millones de dólares en el 2014 [4]. Por lo que se le reconoce como un producto importante en el desarrollo del mercado agroexportador. Es sabido que el sector agroindustrial en el Perú está pasando por una etapa de crecimiento, lo que genera una mayor producción en cultivos. Este crecimiento arrastra consigo la necesidad de desarrollar la tecnología necesaria para poder alcanzar los niveles de procesamiento requeridos, en este caso de selección de paltas. Actualmente un proceso que involucra muchas de horas-hombre de trabajo, es el proceso de selección. Este proceso demanda una gran cantidad de horas debido a la falta de tecnología, ya que se viene realizando de manera manual por una gran cantidad de operarios, los cuales seleccionan las paltas de una forma cualitativa y subjetiva; por parámetros como forma, dureza superficial y color. Sin embargo, la selección no se realiza de manera cuantitativa por peso. Es por este motivo que se identificó la necesidad de mejorar el proceso de selección de las paltas según el calibre al que corresponda cada una, específicamente las del tipo “HASS” y “Fuerte”. De este modo lo que se propone es diseñar una máquina automatizada con la finalidad de disminuir considerablemente el error debido a la manipulación humana en el proceso de selección y aumentar significativamente el volumen de procesamiento, comparado con el procesamiento manual. Esta tesis está orientada al diseño en la ingeniería mecatrónica, específicamente enfocada en la automatización de procesos de selección de productos agrícolas. En esta tesis se expone el diseño de la máquina automatizada para la selección de paltas por calibre, el cual ha sido desarrollado en base a las consideraciones descritas en la Norma técnica peruana NTP 011.018 2014. La capacidad de procesamiento cumple con el objetivo de seleccionar 5000 kilogramos de paltas por hora. Adicionalmente la selección por visión artificial brinda la capacidad de automatizar todo el proceso el de selección sin intervención manual alguna, lo que significa una gran ventaja en la producción. / Tesis

El continuo aumento de la exportación de uvas de mesa en el Perú lleva a implementar nuevas técnicas y mejoras en la cadena de producción con el fin de cubrir la demanda externa. Uno de los procesos más críticos es la selección, la cual se realiza manualmente según parámetros específicos para cada región de destino y relacionados al color, tamaño, forma de las bayas así como en el peso del racimo. En este trabajo se presenta el diseño mecánico-eléctrico de una máquina mecatrónica, que junto con un sistema de visión y control realizado en el trabajo de tesis “Estudio de un sistema para el control de tamaño y peso de uva de mesa” por el Ing. André Basilio Vela, permite la automatización en la selección de uvas de mesa Red Globe por tamaño y peso a una capacidad máxima de procesamiento de 200 kg/hr. El diseño realizado tiene como finalidad poder ser fabricado en un trabajo futuro para evaluar su eficiencia y eficacia real y aumentar la capacidad de producción de la máquina. La máquina consta principalmente de una mesa transportadora, un módulo de selección por visión y un módulo de separación. La mesa transportadora utiliza un motorreductor para dar el giro a una faja transportadora de uvas de mesa ingresadas por un operario; se utiliza aire comprimido para la remoción de gotas de agua que se encuentren en la superficie de la uva de mesa accionada por un sensor de proximidad, el módulo de selección por computadora identifica que producto cumple las condiciones físicas de tamaño y peso mínimo; y el módulo de separación utiliza básicamente un pistón neumático para remover de la mesa transportadora las uvas rechazadas previamente por el sistema de visión y ser trasladadas por gravedad a una zona de descarga manual que amortigua la caída. Las uvas seleccionadas también se descargan manualmente y al final de la faja transportadora. Por último, las condiciones de selección son ingresadas a través de una interfaz Hombre-Máquina. Se incluye como elementos de seguridad protectores mecánicos para los componentes móviles de la máquina y elementos de protección eléctricos. Se consideró también temas de ergonomía básica en el diseño de la mesa transportadora y en la ubicación tanto de la caja de mando como en la de interfaz Hombre-Máquina. El costo total estimado correspondiente a la fabricación de la maquina sin incluir la adquisición de los equipos del sistema de visión es S/48,675.00. / Tesis

Actualmente, la capacidad de las máquinas comerciales disponibles en el mercado mundial para el procesamiento primario de manzanas no es compatible con la escala de producción de las empresas peruanas mayoristas distribuidoras de manzanas. Así pues, las máquinas comerciales para lavado y secado de manzanas usualmente tienen un procesamiento mayor o igual a 10tn/h. En cambio, empresas peruanas mayoristas como Teófila y Asociados SAC solo procesan y distribuyen alrededor de 3 toneladas al día. En consecuencia, muchas empresas peruanas prefieren omitir el procesamiento primario de estas frutas. La presente investigación propone el diseño conceptual de una máquina automática de lavado de manzanas con capacidad de 60 kg y procesamiento de 3000 manzanas en una hora, adecuada para la producción peruana. De acuerdo con las metodologías de diseño mecatrónico (VDI 2206) y de diseño de sistemas técnicos y productos (VDI 2221), este documento analiza y compara sistemas automáticos de lavado; detalla las características de las variedades de manzana Delicia, Winter e Israel y presenta el diseño conceptual de una máquina automática para lavar manzanas, incluyendo el diseño de la interfaz de usuario.

Este trabajo presenta una propuesta para el desarrollo de una sembradora semiautónoma que ayude en la tarea de sembrar semillas de quinua en la costa del Perú, donde el método de siembra sea por cama y se utilice riego por goteo. La necesidad del desarrollo de una sembradora de este tipo nació por la exigencia de obtener productos de mayor calidad (tamaño uniforme, evitar plagas, etc). Actualmente se utilizan sembradoras mecánicas, las cuales dependen mucho de las condiciones a las que las maneja el hombre, quien determina la velocidad a la que se desplaza por el campo de siembra y la cantidad de semillas que éstas esparcen; lo cual no las hacen tan eficientes porque no generan una siembra uniforme, incrementando así la labor de deshierbo, evitando un correcto crecimiento de la semilla y producción de ésta, evitando el uso eficiente del tiempo tanto en la etapa de sembrío como el la de cosecha. Con el sistema mecatrónico planteado se obtendrá una dosificación de semilla uniforme y profundidad uniforme, evitando así perder mucho tiempo en la etapa de deshierbo, agilizando la tarea de siembra pero sobre todo se mejorará la cantidad de kilos obtenidos de quinua en la cosecha. En el capítulo 1 se presenta la problemática que existe al no poder cubrir la creciente demanda de quinua tanto interna como externa, causada por el reconocimiento a nivel mundial del valor nutricional de este producto; por ende la necesidad de obtener mayor cantidad de semillas por hectárea y agilizar el proceso de siembra. Además se menciona la importancia de tener uniformidad de siembra, para obtener semillas de calidad y volver más eficiente el proceso de cosecha. En el capítulo 2 se presentan las condiciones en las que se aplicará el sistema mecatrónico y los requerimientos que el sistema planteado deberá ser capaz de satisfacer. En el capítulo 3, se detallan los componentes electrónicos (sensores y actuadores) indispensables para el funcionamiento del sistema planteado, los componentes mecánicos que lo conforman; así como la explicación y detalle de éstos a través de imágenes y planos. También se describe el sistema de control planteado. En el capítulo 4 se detalla el presupuesto que se necesita para construir el prototipo, lo cual incluye el costo de componentes electrónicos, mecánicos y costos de fabricación. En el capítulo 5 se presentan las conclusiones del proyecto realizado. Adicionalmente, se han incluido anexos, donde se detallan los cálculos de dimensionamiento, para el diseño de elementos mecánicos, y la elección de componentes electrónicos; también son descritas las especificaciones técnicas de los componentes utilizados y se adjuntan los planos completos de despiece y ensamble del sistema propuesto.